Статья

Наименование	Разработка конструкции новых установок вентиляции карьеров
Авторы	Ткачёв М. Ю., к. т. н., доц.
Раздел	Машиностроение и машиноведение
Год	2022	Выпуск	69	Страницы	83 - 95
УДК	621.184.85,622.445,622.446,629.048.4,697.92			EDN	DRTZKH
Аннотация	Исследование посвящено разработке ряда конструкций установок вентиляции карьеров, реализующих приведение в соответствие содержания в атмосфере рабочего пространства вредных и опасных для здоровья рабочего персонала веществ и примесей, образующихся во время буровзрывных и погрузочных работ. Установлена схема вентиляции в горизонтальной и вертикальной плоскостях для пылегазоподавления в атмосфере воронкообразных и вытянутых в плане карьеров в неблагоприятных метеорологических условиях.
Реферат	Цель. Повышение технико-экономических показателей работы создаваемых конструкций установок вентиляции карьеров за счет применения в основе их принципа действия эффектов Коанда и торнадо, реализующихся высокоэффективным безлопастным вентилятором в соответствии с положениями теории вихревого движения с учетом влияния скорости генерируемого потока, индуцированного замкнутым вихревым кольцом. Методика. Аналитические исследования в работе основывались на положениях функционально-стоимостного анализа и управления техническими системами, фундаментальных положениях механики сплошных сред, теории решения изобретательских задач, сопротивления и технологии конструкционных материалов. Принятие решений при разработке конструкций установок вентиляции карьеров, а также установок местного проветривания осуществлялось с учетом полученных в ходе физического моделирования результатов при соблюдении критериев подобия. Устойчивость потоков, формируемых установками местного проветривания, моделировалась с визуализацией воздушных струй, осуществляющейся при помощи дымогенератора. Параметры размеров конструктивных элементов рабочего органа установки вентиляции карьеров назначались с учетом результатов сравнения размеров его аналога (вентилятора Дайсона) и безлопастного вентилятора, конструкция которого защищена патентом на изобретение РФ. Результаты. В результате многолетних исследований установлена рациональная компоновка элементов конструкции установок вентиляции карьеров и местного проветривания. Установлены два типа машин, реализующих генерацию устойчивого воздушного потока при проветривании рабочих зон карьеров в периоды неблагоприятной синоптической обстановки в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом установка вентиляции карьеров первого типа имеет возможность активного пылегазоподавления с помощью орошения мелкодисперсными каплями воды из форсунок специальной конструкции. Совместные работы со специалистами Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» позволили исключить в новой конструкции присущие мировым аналогам недостатки: наличие застойных «мертвых» зон, большое энергопотребление, габаритные размеры и т. п. Внесены предложения по схематическому расположению в воронкообразных и протяженных карьерах установок вентиляции первого и второго типа для их совместной успешной работы. Научная новизна. Впервые в конструкции установок вентиляции карьеров для увеличения их энергоэффективности использован «коэффициент умножения» воздушных потоков, равный отношению выходного воздушного потока к исходному и достигающий значения 7…15. Раскрыт механизм «умножающего коэффициента», заключающийся в приобщении в основной воздушный поток дополнительных объемов воздуха, за счет эффекта Коанда. Практическая значимость. Разработка новых конструкций позволила создать систему, базирующуюся на автомобильной раме, которая наряду с известными устройствами, генерирующими изотермические и неизотермические струи, позволяет формировать с минимальными энергетическими затратами плотную устойчивую вихреобразную струю скоростью 85 м/с, дальнобойностью порядка 70…400 м при динамическом давлении 2805 Па. При этом установка, размер рабочего органа которой составляет 3,6 м, гарантированно обеспечивает расход 455 м3/с и суммарный объем проветривания 2850 м3.
Ключевые слова	установка местного проветривания, установка вентиляции карьеров, предельно допустимые концентрации, безлопастный вентилятор, эффект Коанда, теория вихревого движения.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Разработка конструкции и модельные исследования новой вентиляторной системы проветривания карьеров [Текст] / С. П. Еронько, М. Ю. Ткачев, Е. Н. Смирнов и др. // Черная металлургия: бюллетень научно-технической и экономической информации. — 2018. — № 1. — С. 26–32. 2. Ткачев, М. Ю. Обоснование энергосиловых параметров системы эвакуации газопылевых выбросов [Текст] / М. Ю. Ткачев // Сборник научных трудов ДонГТИ. — 2021. — № 23 (66). — С. 75–85. 3. Ткачев, М. Ю. Использование энергии вихря для повышения эффективности работы вентиляционных устройств и систем [Текст] / М. Ю. Ткачев, Е. В. Ошовская // Донбасс будущего глазами молодых ученых: материалы научно-технической конференции. — Донецк: ДонНТУ, 2017. — С. 94–98. 4. Мартьянов, В. Л. Аэрология карьеров [Текст] / В. Л. Мартьянов. — Кемерово: КузГТУ, 2012. — 103 с. 5. Битколов, Н. З. Улучшение условий труда на карьерах [Текст] / Н. З. Битколов. — М.: Недра, 1972. — 104 с. 6. Рудники Урала [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://uralmines.ru/ (по состоянию на 17.02.2022). 7. Установка местного проветривания УМП-1Б [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.nipigormash.ru/ (по состоянию на 17.02.2022). 8. Пат. 2630443 Российская Федерация, МПК F24F7/00, F04D25/00, F04D29/00. Узел безлопастного вентилятора для эвакуации газопылевых выбросов из промышленных агрегатов / Е. Н. Смирнов, С. П. Еронько, М. Ю. Ткачёв, В. А. Скляр, А. В. Сазонов, Б. И. Стародубцев, А. С. Сосонкин, О. И. Малахова: заявитель и патентообладатель Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». — № 2016119782; заявл. 23.05.16; опубл. 07.09.17, Бюл. № 25. — 9 с.: ил.
Полный текст